Variabilidade genética do canal de sódio voltagem-dependente em populações naturais de Aedes aegypti e Aedes albopictus da Colômbia e do Brasil : importantes mosquitos vetores de arbovírus

Abstract

Resumo: O canal de sódio voltagem-dependente (NaV) é fundamental para a sinalização elétrica no sistema nervoso e é o sítio-alvo para Piretróides (PY) e DDT. A resistência knockdown (kdr), causada por alterações no NaV, é portanto, um dos mecanismos que confere resistência a estes inseticidas. Pelo menos 12 mutações não sinônimas foram relatadas em nove códons diferentes no gene do NaV em Aedes aegypti, a maioria delas nos segmentos IIS6 e IIIS6. A mutação kdr Phe1534Cys no segmento IIIS6 é a mais prevalente em todo o mundo, e também foi encontrada em populações asiáticas de Aedes albopictus resistente aos PY. Aqui foi investigada a ocorrência, frequência e distribuição de mutações kdr presentes nos segmentos IIS6 e IIIS6 do NaV em populações naturais de A. aegypti da Colômbia e Brasil e de A. albopictus do Brasil. O DNA de 13 populações de A. aegypti da Colômbia (quatro) e Brasil (nove) e nove de A.albopictus do Brasil foram individualmente extraídos e agrupados por Estado (A.aegypti) e localidade (A. albopictus), amplificados, clonados e sequenciados para os correspondentes segmentos IIS6 e IIIS6 do NaV. Adicionalmente, os indivíduos de cada espécie, para cada localidade foram individualmente genotipados via PCR alelo específica (AS-PCR) para se obter as frequências genotípicas e alélicas para os sítios kdr 1016 e 1534 para A. aegypti, e 1534 para A. albopictus. A área urbana de Foz do Iguaçu foi dividida por estratos, de forma que as frequências genotípicas e alélicas foram então analisadas separadamente e, em seguida, como uma unidade. Nas populações de A. aegypti de ambos os países foram detectados três polimorfismos não sinônimos no NaV (Ile1011Met, Val1016Ile no segmento IIS6 e Phe1534Cys no IIIS6). Já em A. albopictus apenas a mutação Phe1534Cys foi evidenciada em populações brasileiras dos Estados de Paraná (PR) e Rondônia (RO). Substituições restritas ao sítio 1534 (NaV R1) e substituições simultâneas em ambos os sítios 1016 e 1534 (NaV R2) foram observadas em todas as populações de A. aegypti da Colômbia e Brasil. O alelo kdr NaV R1 foi detectado em todas as localidades da Colômbia e Brasil. No Brasil, o alelo kdr NaV R2 foi mais frequente nas localidades da região Sul e Centro-Oeste. Em Foz do Iguaçu, o alelo kdr NaV R2 estava distribuido nos estratos em frequências >=55%, com exceção do estrato 1. Por sua parte, em A. albopictus, o alelo 1534Cyskdr variou entre 3% (Marilena/PR e Porto Velho/RO) e 10% (Foz do Iguaçu/PR). Esta é a primeira evidencia de ocorrência e distribuição de uma mutação kdr em A. albopictus para América do Sul. Os resultados aqui apresentados sugerem a necessidade de um uso integrado apropriado de inseticidas na Colômbia e no Brasil, assim como a inclusão de A. albopictus no monitoramento da resistência aos inseticidas, a fim de manter os compostos químicos como uma ferramenta de controle de vetores quando necessário.

Abstract: The voltage-gated sodium channel (NaV) is critical for electrical signaling in the nervous system and is the target site for Pyrethroids (PY) and DDT. The knockdown resistance (kdr) caused by changes in NaV, is one of the mechanisms that confers resistance to those insecticides. At least 12 non-synonymous mutations were reported at nine different codons in the NaV gene in Aedes aegypti, most of them in the segments IIS6 and IIIS6. The kdr mutation Phe1534Cys in IIIS6 NaV segment is the most prevalent throughout the world, and has also been found in Asian Aedes albopictus populations resistant to PY. Here, we studied the occurrence, frequency and distribution of kdr mutations present in the IIS6 and IIIS6 NaV segments in natural populations of A.aegypti from Colombia and Brazil and A. albopictus from Brazil. The DNA from 13 A. aegypti populations from Colombia (four) and Brazil (nine) and nine from A. albopictus from Brazil were individually extracted and grouped by State (A. aegypti) and location (A. albopictus), amplified, cloned and sequenced to the corresponding IIS6 and IIIS6 NaV segment. In addition, individuals from each location for each species were individually genotyped using PCR specific allele (AS-PCR) for obtaining the genotypic and allelic frequencies for the kdr sites 1016 and 1534 for A. aegypti and 1534 for A.albopictus. The urban area of Foz do Iguaçu was divided by strata, and genotypic and allelic frequencies were analyzed, first by strata and then as a single unit. In A. aegyptipopulations from both countries three non-synonymous polymorphisms (Ile1011Met, Val1016Ile in IIS6 and Phe1534Cys in IIIS6 NaV segment) in the NaV gene were detected. However, in A. albopictus, only the Phe1534Cys kdr mutation was evidenced in Brazilian populations' from the states of Paraná (PR) and Rondônia (RO). Restricted substitutions to 1534 site (NaV R1) and simultaneous substitutions at both 1016 and 1534 sites in (NaV R2) were observed in all A. aegypti populations from Colombia and Brazil. The NaV R1 kdr allele was detected in all locations from Colombia and Brazil. In Brazil, the NaV R2 kdr allele was more frequent in the localities from the South and Central West. In Foz do Iguaçu, the NaV R2 kdr allele was spread in all strata in frequencies >=55%, except for the stratum 1. On the other hand, in A. albopictus, the allele 1534Cyskdr ranged from 3% (Marilena/PR and Porto Velho/RO) 10% (Foz do Iguaçu/PR). This is the first evidence of occurrence and distribution of kdr mutation in A. albopictus from South America. The results presented here suggest the need for an appropriate integrated use of insecticides in Colombia and Brazil, as well as the inclusion of A. albopictus monitoring to insecticides resistance in order to maintain the chemical compounds as an efficient vector control tool when necessary.